機械能、內(nèi)能及其轉化

1、第10章 機械能和內(nèi)能1、 機械能1.能量：定義：物體能夠對外做功，我們就說這個物體具有能量。 單位：焦耳（J）。能量是表示物體對外做功本領大小的物理量，所以能量 與功的單位相同。 理解：一個物體“能夠做功”并不一定“要做功”，也不是“正在做功”或者“已經(jīng)做功”。2.動能：定義：物體由于運動而具有的能量。 影響因素：物體的速度與質量（） 探究方法：控制變量法和轉換法。 結論：物體的速度越大、質量越大，動能就越大。3.勢能：分類：重力勢能和彈性勢能（1）重力勢能：定義：物體由于被舉高所具有的能量。 影響因素：物體的相對高度和質量（）。 探究方法：控制變量法和轉換法。 結論：物體的質量越大位置越高

2、，重力勢能越大。 注意：一個物體重力勢能的多少取決于零勢能面的選取，物體的位置高度是指物體相對于零勢能面的高度。（2）彈性勢能：定義：物體由于發(fā)生彈性形變而具有的能量。 影響因素：物體的彈性形變程度與材料（材料的彈性）。 探究方法：控制變量法和轉換法。 結論：物體的彈性越好、彈性形變越大，彈性勢能越大。4.機械能：定義：動能與勢能的總和稱為機械能。 機械能守恒定律：內(nèi)容：一個物體只有重力或彈力做功時，只會發(fā)生動能與勢能之間的轉化，機械能的總量保持不變，我們就說機械能守恒。 例：質量一定的物體，如果從高處加速下落時，只受重力作用，不受空氣阻力，則動能越來越大，重力勢能減小，整個過程中，重力勢能逐

3、漸轉化為動能，機械能守恒；若下落過程中有空氣阻力，則除了重力做功外還有其它力做功，部分重力勢能轉化為動能，但還有部分重力勢能轉化為物體的內(nèi)能（摩擦生熱），機械能不守恒。2、 內(nèi)能1. 分子動理論：（1）物質組成：一切物體都是由分子和原子組成； （2）分子熱運動：分子在不停的做無規(guī)則運動； （3）相互作用力：分子間存在著相互作用的引力和斥力。2. 擴散現(xiàn)象：不同的物質接觸時，彼此進入對方的現(xiàn)象。3. 擴散現(xiàn)象表明分子在運動和分子間存在間隙。4. 溫度反映了構成物質的大量分子做無規(guī)則運動的劇烈程度，即溫度越高，分子的無規(guī)則運動越劇烈；大量分子的無規(guī)則運動叫熱運動。5. 分子動能：定義：分子由于無規(guī)

4、則運動而具有的能量。 影響因素：物體溫度和分子質量。 結論：物體溫度越高、構成物體的分子質量越大，分子動能越大。6. 分子勢能：定義：由于分子間的相互作用力而具有的能量。 影響因素：分子質量與分子間距（物體的狀態(tài)）。7. 內(nèi)能：物體內(nèi)部所有的分子具有的分子動能和分子勢能的總和稱之為內(nèi)能。 影響因素：物體的質量（分子個數(shù)）、溫度和狀態(tài)。 結論：同種物質質量越大，溫度越高，內(nèi)能越大。8. 改變內(nèi)能的方式：（1）做功（摩擦、撞擊、壓縮、膨脹等）；外界對物體做功，物體內(nèi)能增大；物體對外界做功，物體內(nèi)能減少；做功的本質是不同種類的能量的轉化。 （2）熱傳遞（熱輻射、熱傳導、對流等）；本質是同種能量的轉移

5、，總是從高溫物體傳遞到低溫物體，當溫度相同時（熱平衡），熱傳遞結束。9. 溫度、內(nèi)能、熱量的區(qū)別與聯(lián)系（）（1）區(qū)別從分子動理論看概念表達方式存在形式單位溫度分子熱運動劇烈程度的標志物體的冷熱程度不能說“傳遞”和“轉移”，只能說“是多少”狀態(tài)量攝氏度（）內(nèi)能物體內(nèi)所有分子的分子動能和分子勢能的總和能量的一種形式“具有”狀態(tài)量焦耳（J）熱量在熱傳遞過程中內(nèi)能轉移的數(shù)量在熱傳遞過程中，傳遞內(nèi)能多少的量度不能說“具有”，只能說“吸收”或“放出”過程量焦耳（J）（2）聯(lián)系：溫度的變化，可以改變一個物體的內(nèi)能。傳遞熱量的多少可以量度內(nèi)能轉移的多少。物體只吸收或放出熱量，他的內(nèi)能發(fā)生改變，但溫度不一定改變

6、。如晶體在融化（或凝固）時要不斷地吸收（或放出）熱量，內(nèi)能要增加（或減少），但溫度不變。3、 物質的比熱容1. 比熱容：定義：某種物質溫度升高（或降低）所吸收（或放出）的熱量與其質量和溫度變化量乘積的比，叫做這種物質的比熱容（）。 單位：焦耳每千克攝氏度 物理意義：表示物質吸熱（或放熱）能力的物理量。 探究方法：控制變量法（控制質量和溫度變化量一樣）和轉換法（以加熱時間的多少表示吸收熱量的多少）。當不計熱量損失時， 注意：比熱容是物質的一種特性。它的大小與物質的種類與狀態(tài)有關，與質量、體積、溫度、密度、形狀等無關。，因水的比熱容較大，所以水可以用來調(diào)節(jié)氣溫、取暖、作冷卻劑等。2. 導出公式：Q

7、=cmt3. 熱平衡方程：Q吸=Q放（不計熱量損失）、Q放=Q吸+Q損（計熱量損失）；在一般題型中，若不計熱量損失，則在熱傳遞過程中，吸收的熱量等于放出的熱量。若有熱量損失，則放出的熱量等于吸收的熱量與損失的熱量之和。四、機械能與內(nèi)能的轉化1.熱值：定義：某種燃料完全燃燒放出的熱量與其質量之比叫做這種燃料的熱值。q=Q放m（或q=Q放V）單位：焦耳每千克（J/kg）或焦耳每立方米（J/m3）2.熱機：定義：把內(nèi)能轉化為機械能的機械叫熱機。3.內(nèi)燃機：分類：汽油機和柴油機。 工作過程：（1）吸氣沖程：進氣門打開，排氣門關閉，活塞由汽缸最上端向下運動； （2）壓縮沖程：進氣門和排氣門關閉，活塞由汽

8、缸最下端向上運動，汽缸內(nèi)溫度升高，氣壓增大，機械能轉化為內(nèi)能； （3）做功沖程：進氣門和排氣門關閉，活塞由汽缸最上端向下運動，汽缸內(nèi)溫度降低，氣壓減少，內(nèi)能轉化為機械能； （4）排氣沖程：進氣門關閉，排氣門打開，活塞由汽缸最下端向上運動。 汽油機與柴油機的區(qū)別：（1）構造：在汽缸頂部汽油機是火花塞，柴油機是噴油嘴； （2）吸氣沖程：汽油機吸入的是汽油與空氣的混合物，柴油機吸入的是空氣； （3）點火方式：汽油機是點燃式，柴油機是壓燃式（柴油機將空氣吸入汽缸后，在壓縮沖程將空氣壓縮成高溫（溫度超過柴油的可燃點）高壓的氣體，再將柴油通過噴油嘴噴入汽缸，柴油遇到高溫氣體發(fā)生自燃）。 （4）柴油機比汽油機笨重、效率高、功率大；柴油機一般應用于需要較大動力的機器中，如拖拉機、坦克、輪船、載重汽車等；汽油機一般應用于小型轎車、摩托車等。 數(shù)量關系：沖程數(shù)=2倍曲軸轉數(shù)=2倍飛輪轉數(shù)=4倍工作循環(huán)=4倍做功次數(shù)4.火箭：結構：火箭主要由燃料箱、氧化劑箱、輸送裝置、燃燒室和尾部噴口。原理：火箭使用的是噴氣式發(fā)動機，噴氣式發(fā)動機的燃料在燃燒室內(nèi)燃燒產(chǎn)生高溫、高壓的氣體，這種氣體從發(fā)動機尾部以極高的速度噴出，同時產(chǎn)生很大的反沖推力，推動機身向前運動。噴氣式發(fā)動機種類：（1）空氣噴氣發(fā)動機：只攜帶燃料，利用外界空氣助燃；（2）火箭噴氣發(fā)動機：本身攜帶燃料和氧化劑，不